ایجاد پوشش کامپوزیتی نانوساختار بر پایه ترکیبات بین فلزی ti-al بر سطح تیتانیم به روش آسیابکاری مکانیکی و بررسی خواص آن

در این تحقیق از روش آسیابکاری مکانیکی برای ایجاد پوشش نانو کامپوزیتی با ترکیبات بین فلزی tial/tic/tial2c روی سطح تیتانیم استفاده شده است. تیتانیم دارای خواص تریبولوژیکی ضعیف و سختی پایین است. ایجاد پوشش های مقاوم بر روی تیتانیم جهت بهبود خواص تریبولوژیکی آن راه حل مناسبی است. در این راستا ترکیبات بین فلزی سیستم ti-al به دلیل مقاومت اکسیداسیون بالا و خواص مکانیکی مطلوب، مورد توجه قرار گرفته اند. بعلاوه اضافه کردن ذرات تقویت کننده باعث تقویت خواص مکانیکی این پوشش ها می شود. آسیابکاری مکانیکی روش پوشش دهی جدیدی است که در این تحقیق استفاده شده است. اساس این روش قرار دادن زیرلایه و پودر همراه با تعداد زیادی گلوله در محفظه دستگاه آسیابکاری ارتعاشی می باشد. در طول آسیابکاری مکانیکی، سطح قطعه با تعداد زیادی گلوله های متحرک برخورد می کند. در اثر برخورد گلوله و پودر با سطح قطعه، پودر روی سطح زیرلایه جوش سرد خورده و پوشش تشکیل می شود. برای ایجاد پوشش از نسبت استوکیومتری tial/20 wt% tic استفاده و سه روند دنبال شد. اول آسیابکاری مخلوطی از پودر ti، al و c، دوم آسیابکاری مخلوطی از پودر ti، al و tic و در آخر، پودر ti، al و c آسیابکاری شده در دستگاه آسیابکاری گلوله ای به مدت 70 ساعت. در این تحقیق تأثیر زمان آسیابکاری، نسبت گلوله به پودر و قطر گلوله ها بر روی ضخامت، زبری سطح، سختی و ساختار پوشش مورد بررسی قرار گرفت. عملیات حرارتی در دمای 900 درجه سلسیوس به مدت 90 دقیقه در کوره تحت خلأ روی نمونه ها انجام گرفت. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژیکی پوشش تولید شده، نمونه ها تحت آزمایش های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز تفکیک انرژی (eds) قرار گرفتند. میکرو سختی سنجی و زبری سنجی نیز برای بررسی خواص مکانیکی پوشش مورد بررسی قرار گرفتند. در روند اول، بهترین پوشش با نسبت گلوله به پودر 10:1 و قطر گلوله mm 4 حاصل شد که با افزایش نسبت گلوله به پودر و قطر گلوله، غیر یکنواختی در پوشش افزایش یافت. بعد از 12 ساعت آسیابکاری اندازه دانه به nm 18 رسید و سختی و ضخامت پوشش با افزایش زمان آسیابکاری افزایش و در 10 ساعت به ترتیب به hv 460 و µm 43 رسید. زبری سطح نیز با افزایش زمان آسیابکاری کاهش یافت. همچنین عملیات حرارتی منجر به تشکیل نانو کامپوزیت با زمینه آلومیناید تیتانیم همراه با تقویت کننده tic و alti2c شد.اندازه دانه فاز alti2 و alti2c بعد از 12 ساعت آسیابکاری nm 35 بود در حالی که اندازه دانه فاز tic حدود 20 نانومتر شد. سختی و زبری سطح پوشش نیز پس از عملیات حرارتی افزایش یافت. در روند دوم، حضور ذرات ترد tic سبب نامتراکم شدن پوشش در زمان های اولیه آسیابکاری شد. سختی و زبری سطح با افزایش زمان آسیابکاری افزایش یافت. با انجام عملیات حرارتی روی نمونه ها باعث تشکیل پوشش کامپوزیتی با زمینه al3ti/tic/tial2c در زمان های پایین آسیابکاری و پوشش کامپوزیتی tial2/tic/tial2c در زمان های بالاتر شد. بعد از عملیات حرارتی سختی افزایش و زبری سطح کاهش یافته است. در روند سوم، پودر ti، al و c در ابتدا در دستگاه آسیابکاری گلوله ای تا 70 ساعت آسیابکاری شد و سپس این پودر روی زیرلایه تیتانیم پوشش داده شد. پوشش بدست آمده به دلیل ترد بودن ساختار پودر دارای کندگی و غیر یکنواختی بود.